[發明專利]一種回轉體復雜曲面的超精密研磨方法

在審

• 申請號: 202310632408.X
• 申請日: 2023-05-31
• 公開（公告）號: CN116572147A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 王志華;葉輝;郭宇;黃龍;李楠;姚建國;吳麗麗
• 申請（專利權）人: 北京航天新立科技有限公司
• 主分類號: B24B37/02
• 分類號: B24B37/02;B24B37/005;B24B49/12;B24B49/00;C09K3/14
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本發明提供了一種回轉體復雜曲面的超精密研磨方法，該方法包括如下步驟：無油懸浮研磨液調制；在旋轉精密轉臺上進行回轉體的回轉中心的找正；隨動研磨構架研磨；光影照射遠端基準面型測量；以及，曲面表面形狀精度和曲面表面粗糙度驗證。本發明提供的方法基于現有常見儀表、為操作者提供穩定研磨構架結構并利用光影照射遠端基準等相較于現有技術的大型專用設備來講更為常見、更易投入應用且適應性更強的漸進手段的組合來提供一種實用性高的回轉體復雜曲面的超精密研磨方法。

技術領域

本發明是屬于精密研磨工藝技術領域，并具體涉及一種回轉體復雜曲面的超精密研磨方法。

背景技術

精密研磨是在精加工基礎上用研具和磨料從工件表面磨去一層極薄母材的一種磨料精密加工方法。一般超精密研磨對象為平面或者組合平面，以手工研磨工藝，可使表面粗糙度Ra達到10nm以內的量級，平面度則根據面積大小達到約0.01μm～1μm的量級。但是針對Φ500mm級回轉體復雜曲面工件的超精密研磨加工，以期使其表面形狀精度達到3μm以內且表面粗糙度Ra達到0.01μm以內則極具難度，回轉體復雜曲面工件的示例參見如圖1所示。

為此，為了實現回轉體復雜曲面的超精密研磨，目前已知的，可以應用彈性發射加工技術實現超精密研磨，如圖2所示。研磨時，研具與被研工件不接觸，使微粒子沖擊工件表面，產生彈性破壞物質的原子結合，以原子級的加工單位去除工件材料，從而獲得無損傷研磨表面。該技術的優點在于工件表層無塑性變形，可獲得原子級精度和無缺陷表面質量，但缺點是材料去除率極低，對Φ500mm級回轉體復雜曲面工件超精密研磨實現難度極大。

此外，目前已知的，還可以應用磁流變拋光技術實現超精密研磨，如圖3所示。其原理是利用磁流變液在磁場的流變特性對工件進行研磨拋光加工。其優點在于研磨后具有很好的面型精度和表面粗糙度，與工件設計三維模型吻合度較高且研磨加工效率高，但缺點也很明顯，即加工設備較為復雜，加工介質難以制備，使用成本非常高，同樣難以實現Φ500mm級回轉體復雜曲面工件超精密研磨。

除以上典型超精密研磨技術外，當前超精密研磨技術還包含電解拋光、激光拋光、無磨料拋光、液體射流拋光、離子束拋光等非傳統方法。但此類方法的共同點在于均需要應用或研制專用的、大型的設備才能實現Φ500mm級回轉體復雜曲面工件超精密研磨，成本極其高昂，同時形狀精度和表面粗糙度均難以滿足定量評估要求。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述問題，本發明提出一種復雜曲面“隨動研磨構架”研磨工藝方法，用以通過基本構架設備與現有儀表的配合即可實現Φ500mm級回轉體復雜曲面工件的超精密研磨加工。該方法可使工件面型表面形狀精度達到3μm以內，表面粗糙度Ra達到0.01μm。該方法基于現有常見儀表、為操作者提供穩定研磨構架結構并利用光影照射遠端基準等相較于現有技術的大型專用設備來講更為常見、更易投入應用且適應性更強的漸進手段的組合來提供一種實用性高的回轉體復雜曲面的超精密研磨方法。

具體的，本發明提供一種回轉體復雜曲面的超精密研磨方法，該方法包括如下步驟：

(1)無油混合懸浮研磨液調制；

(2)在旋轉精密轉臺上安裝回轉體并進行其回轉中心的找正；

(3)隨動研磨構架研磨；

(4)光影照射遠端基準面型測量；

(5)曲面表面形狀精度和曲面表面粗糙度驗證。

所述方法采用的無油懸浮研磨液包括以下原料：無水乙醇、蒸餾水和鉆石微粉；其中，無水乙醇和蒸餾水的體積百分比為：75％～90％∶25％～10％；每100ml液體中加入鉆石微粉25-30CT(克拉)。根據鉆石微粉顆粒度和研磨時長，可在上述范圍內調整無水乙醇與蒸餾水的配比。

更具體的，本發明的一種回轉體復雜曲面的超精密研磨方法，其具體步驟為：